Sensitive detection of mutagenic DNA damages containing formyl groups and its application to biological samples

• Project/Area Number: 19K12344
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 63030:Chemical substance influence on environment-related
• Research Institution: Kanagawa Institute of Technology
• Principal Investigator: Takamura Takeji 神奈川工科大学, 工学部, 教授 (50342910)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2021)
• Budget Amount: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000); Fiscal Year 2021: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2019: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
• Keywords: アルデヒド検出 / DNA損傷 / 蛍光プローブ / ホルミルシチジン / ホルミル基検出プローブ / ホルミル基 / 蛍光ラベル化剤 / 変異原

Outline of Research at the Start

DNAの損傷（または内因性の修飾）には様々な種類があるが，ホルミル基（アルデヒド基）を有するDNA損傷に関しては，LC/MS/MSなどによる分析では感度が低く，十分に分析がなされていない。そこで，遺伝毒性物質の作用等によって生じる「ホルミル基を有するDNA損傷」を高感度かつ網羅的に分析する系をとして，BODIPYを用いた蛍光ラベル化剤をいくつかを合成し，それらを評価する。また最適なラベル化剤を用いて，網羅的な解析が可能な系を構築し，種々のDNA試料について網羅的な分析を行い，各種損傷を定量する。

Outline of Final Research Achievements

The synthesis of BODIPY derivatives with hydroxyamino groups (8-(4-((2- (aminooxy) acetamide) methyl) phenyl) -4,4-difluoro-4-bora-3a, 4a-diaza-s-indacene) was successful. It was found that this compound reacts with deoxyribose, which is one of the DNA damages. Moreover, it reacted with 5-formylcytidine, an enzymatic oxidation product of methylated cytidine, to easily produce a fluorescent substance. On the other hand, it did not react with 8-oxo-deoxyguanosine and FAPY-dA, which are DNA oxidation damages, and was found to be a highly selective reagent.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

DNAの損傷（または内因性の修飾）には様々な種類があるが，ホルミル基（アルデヒド基）を有するDNA損傷に関しては，LC/MS/MSなどによる分析では感度が低く，十分に分析がなされていない。そこで，遺伝毒性物質の作用等によって生じる「ホルミル基を有するDNA損傷」を高感度かつ網羅的に分析する試薬を合成した。これにより種々のDNA試料について網羅的な分析を行い，各種損傷を定量することが可能となった。

Research Products

• [Journal Article] Genetic characteristics and phylogeography of the habitat generalist mayfly <i>Ecdyonurus yoshidae</i> (Ephemeroptera: Heptageniidae) in the Japanese archipelago (2021)
  • Author(s): Kaneko Hiroaki、Ishiwata Shin‐ichi、Bae Yeon Jae、Takamura‐Enya Takeji
  • Journal Title: Entomological Research Volume: 51 Issue: 5 Pages: 238-250
  • DOI: 10.1111/1748-5967.12498
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] o-Anisidine Dimer, 2-Methoxy-N4-(2-methoxyphenyl) Benzene-1,4-diamine, in Rat Urine Associated with Urinary bladder Carcinogenesis (2021)
  • Author(s): Kobayashi Takuma、Toyoda Takeshi、Tajima Yuya、Kishimoto Shinji、Tsunematsu Yuta、Sato Michio、Matsushita Kohei、Yamada Takanori、Shimamura Yuko、Masuda Shuichi、Ochiai Masako、Ogawa Kumiko、Watanabe Kenji、Takamura-Enya Takeji、Totsuka Yukari、Wakabayashi Keiji、Miyoshi Noriyuki
  • Journal Title: Chemical Research in Toxicology Volume: 34 Issue: 3 Pages: 912-919
  • DOI: 10.1021/acs.chemrestox.0c00536
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Novel o-Toluidine Metabolite in Rat Urine Associated with Urinary Bladder Carcinogenesis (2020)
  • Author(s): Tajima Yuya、Toyoda Takeshi、Hirayama Yuichiro、Matsushita Kohei、Yamada Takanori、Ogawa Kumiko、Watanabe Kenji、Takamura-Enya Takeji、Totsuka Yukari、Wakabayashi Keiji、Miyoshi Noriyuki
  • Journal Title: Chemical Research in Toxicology Volume: 33 Issue: 7 Pages: 1907-1914
  • DOI: 10.1021/acs.chemrestox.0c00098
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] TET repression and increased DNMT activity synergistically induce aberrant DNA methylation (2020)
  • Author(s): Takeshima Hideyuki、Niwa Tohru、Yamashita Satoshi、Takamura-Enya Takeji、Iida Naoko、Wakabayashi Mika、Nanjo Sohachi、Abe Masanobu、Sugiyama Toshiro、Kim Young-Joon、Ushijima Toshikazu
  • Journal Title: Journal of Clinical Investigation Volume: 130 Issue: 10 Pages: 5370-5379
  • DOI: 10.1172/jci124070
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Loss of TET proteins in regulatory T cells promotes abnormal proliferation, Foxp3 destabilization, and IL-17 expression. (2019)
  • Author(s): Nakatsukasa H, Oda M, Yin J, Chikuma S, Ito M, Koga-Iizuka M, Someya K, Kitagawa Y, Ohkura N, Sakaguchi S, Koya I, Sanosaka T, Kohyama J, Tsukada YI, Yamanaka S, Takamura-Enya T, Lu Q, Yoshimura A
  • Journal Title: International immunology Volume: 31 Issue: 5 Pages: 335-347
  • DOI: 10.1093/intimm/dxz008
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Synthesis and In Vitro Biological Evaluation of Psoralen‐Linked Fullerenes (2019)
  • Author(s): Hashimoto Akiko、Takamura‐Enya Takeji、Oda Yoshimitsu
  • Journal Title: Photochemistry and Photobiology Volume: 95 Issue: 6 Pages: 1403-1411
  • DOI: 10.1111/php.13138
• [Journal Article] Comparative study of cytotoxic effects induced by environmental genotoxins using XPC- and CSB-deficient human lymphoblastoid TK6 cells (2019)
  • Author(s): Sassa Akira、Fukuda Takayuki、Ukai Akiko、Nakamura Maki、Takabe Michihito、Takamura-Enya Takeji、Honma Masamitsu、Yasui Manabu
  • Journal Title: Genes and Environment Volume: 41 Issue: 1 Pages: 15-15
  • DOI: 10.1186/s41021-019-0130-y
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] 新規アルデヒド検出プローブの合成と評価 (2021)
  • Author(s): 高村岳樹
  • Organizer: 日本環境変異原ゲノム学会大会
• [Presentation] 肺上皮細胞において炎症性サイトカインを産生する多環芳香族化合物 (2021)
  • Author(s): 三崎健太郎, 高村岳樹, 高野裕久, 井上健一郎
  • Organizer: 日本環境変異原ゲノム学会大会
• [Presentation] 単環芳香族アミン化合物の試験管内反応による二量体形成 (2021)
  • Author(s): 小林琢磨, 田島悠也, 豊田武士, 岸本真治, 松下幸平, 山田貴宣, 山田貴宣, 小川久美子, 渡辺賢二, 高村岳樹, 戸塚ゆ加里, 戸塚ゆ加里, 若林敬二, 三好規之
  • Organizer: がん予防学術大会
• [Presentation] マイクロプラスチック分析における分解酵素の利用と評価 (2021)
  • Author(s): 木村隼平，高村岳樹
  • Organizer: 日本化学会 第101春季年会(オンライン）
• [Presentation] 上皮細胞における抗原下生体応答増強活性に対する検出法の確立と多環芳香族化合物 への適用 (2020)
  • Author(s): 三﨑 健太郎, 高村 岳樹, 高野 裕久, 井上 健一郎
  • Organizer: 日本環境変異原学会第49回大会（沼津）
• [Presentation] o-Anisidine 曝露ラット尿中代謝物の探索 (2020)
  • Author(s): 小林 琢磨, 田島 悠也, 豊田 武士, 岸本 真治, 松下 幸平, 山田 貴宣, 小川 久美子, 渡辺 賢二, 高村 岳樹, 戸塚 ゆ加里, 若林 敬二, 三好 規之
  • Organizer: 日本環境変異原学会第49回大会（沼津）
• [Presentation] 画像認識技術を利用した小核計測アプリケーションの開発 (2020)
  • Author(s): 依田 ひろみ, 安部 和弥, 武尾 英哉, 髙村 岳樹, 小池 あゆみ
  • Organizer: 日本環境変異原学会第49回大会（沼津）
• [Presentation] ドラッグデリバリー担体としてのナノダイヤモンドの有効性の検討 (2020)
  • Author(s): 高村 岳樹、森 みずき
  • Organizer: 日本薬学会第140年会
• [Presentation] UMU テストを用いた神奈川県下河川水の変異原性調査 (2019)
  • Author(s): 高村 岳樹 , 坂本 柊哉 , 小田 美光
  • Organizer: 第6回アジア環境変異原学会／日本環境変異原学会第48回大会合同大会
• [Presentation] 各種変異原の突然変異誘発における TLS ポリメラーゼのはたらき (2019)
  • Author(s): 中谷 奈央子 , 福本 航大 , 炬口 茜 , 高村 岳樹 , 八木 孝司 , 川西 優喜
  • Organizer: 第6回アジア環境変異原学会／日本環境変異原学会第48回大会合同大会